微囊藻毒素水處理方法研究初探

婁厚順

（中材科技股份有限公司 江蘇南京 210000）

引言

微囊藻毒素(Microcystins)是一類七肽單環(huán)物質(zhì)，目前已知有80多種微囊藻毒素相似結(jié)構(gòu)，其中Microcystins-LR被證實(shí)是一種強(qiáng)烈的肝臟腫瘤促進(jìn)劑。微囊藻毒素產(chǎn)生于藍(lán)藻水華，它對水體環(huán)境和人群健康的危害已成為全球關(guān)注的重大環(huán)境問題之一[1-3]。目前對微囊藻毒素的研究以及實(shí)驗室去除方法較多[4]。微囊藻毒素在許多國家和地區(qū)飲用水中已經(jīng)檢測出藻毒素。

1 微囊藻毒素的性質(zhì)

微囊藻毒素性質(zhì)穩(wěn)定，在常規(guī)水體中降解速度較慢，存在時間最短數(shù)天，最長可至數(shù)周。在水體煮沸條件下不失活，不揮發(fā)，pH變化無影響，溶于水、甲醇或丙酮且水溶性大于1g/L。微囊藻毒素能耐300℃高溫，常規(guī)水處理工藝的混凝沉淀、物理過濾以及曝氣等都不能破壞其結(jié)構(gòu)，真核生物和細(xì)菌肽酶也不能將其分解。因此其可在水生生物中富集，微囊藻毒素的去除難度大也正是由于其化學(xué)性質(zhì)具有高穩(wěn)定性的特點(diǎn)。

2 微囊藻毒素的毒害作用

2.1 微囊藻毒素對多種生物具有毒性作用

目前已經(jīng)證實(shí)多種水生生物受到微囊藻毒素的毒性作用，比如魚類、蝦、螃蟹，螺類等。如果陸地上的生物直接接觸或飲用含有微囊藻毒素的水，也會出現(xiàn)中毒現(xiàn)象，嚴(yán)重的甚至在數(shù)小時以至數(shù)天內(nèi)死亡。研究證明，中毒死亡主要是由于肝損傷，微囊藻毒素可以造成肝內(nèi)出血甚至肝壞死。

2.2 微囊藻毒素對人體會產(chǎn)生毒性作用

微囊藻毒素對人體的危害主要表現(xiàn)在兩個方面：一個方面是直接接觸，另一個方面是飲用含有藻毒素的水源。當(dāng)人體暴露在含有藻毒素的水體中，會引起皮膚不適、眼睛過敏、疲勞以及腸胃疾病，如果長期如此，甚至?xí)l(fā)皮膚癌。當(dāng)人們飲用含有藻毒素的水源，最直接的危害就是引起人體肝臟酶學(xué)指標(biāo)的波動和變化，即使藻毒素平均含量低于0.3g/L，也會引起肝臟酶學(xué)指標(biāo)變化，從而對肝臟造成損傷，甚至導(dǎo)致肝癌的發(fā)生[5]。

3 飲用水中藻毒素含量標(biāo)準(zhǔn)

目前全世界只針對微囊藻毒素-LR制定了限量標(biāo)準(zhǔn)。加拿大健康組織的MC-LR限值最低為0.5 μg/L，世界衛(wèi)生組織和我國環(huán)保總局的標(biāo)準(zhǔn)（GB3838-2002）規(guī)定的MC-LR限值均為1μg/L。

4 藻毒素水處理去除方法

4.1 化學(xué)氧化劑法

化學(xué)氧化劑可以直接作用于藻類，一般采用Cl2，O3，KMnO4和ClO2等氧化劑，如表1?；瘜W(xué)氧化劑的去除藻類效果程度可排列如下:O3＞KMnO4＞ClO2＞Cl2。

表1 化學(xué)預(yù)氧化除藻效果

但是當(dāng)藻類大量繁殖階段,采用化學(xué)預(yù)氧化手段除藻要謹(jǐn)慎。因為用氯或臭氧進(jìn)行預(yù)氧化時，若投加量不恰當(dāng)，以較低的水體需求量來投加氧化劑時，藻細(xì)胞如果破碎，藻細(xì)胞中的藻毒素會釋放到水體中，從而增加了水的致突變性。

4.2 生物降解法

生物降解也是藻毒素去除的主要途徑之一。當(dāng)藻毒素處于厭氧環(huán)境中，再加入特定菌群就會加快藻毒素的分解速率。因為微囊藻毒素結(jié)構(gòu)中的不飽和雙鍵容易被特定的細(xì)菌所分解。呂錫武[6]將含有MC-LR、MC-RR和MC-YR的原水倒入序批式生物膜反應(yīng)器中，經(jīng)過12個小時的反應(yīng)時間，最終MC-LR、MCRR和MC-YR的去除率分別為86.2%、79.9%和87.1%，再經(jīng)過24小時的反應(yīng)時間，去除率超過90%，72小時過后檢測不到MC。另外，在自來水廠使用生物接觸氧化法可去除太湖原水中藻毒素含量的85%，從而提高出廠水的飲用安全性。

4.3 活性炭吸附法

目前研究活性炭吸附去除微囊藻毒素的案例非常多，因為活性炭投加方便且去除效果好。常用的活性炭濾料有兩種：分別為顆粒活性炭和粉末活性炭。在100ml含有藻毒素的溶液中加入0.5g的粉末活性炭，藻毒素的去除率超過95%。初始毒素濃度為28～65μg/L的水樣經(jīng)顆粒活性炭吸附后，微囊藻毒素的含量低于檢測限。根據(jù)經(jīng)驗，增加活性炭的投加量可提高去除率，但高密度的活性炭會使水體的濁度增大，影響水質(zhì)。

結(jié)語

選用什么樣的方法去除微囊藻毒素要結(jié)合具體實(shí)際情況，化學(xué)氧化劑法中臭氧去除藻毒素效果最好，且沒有二次污染。生物降解法在自來水廠處理也可以取得比較好的除藻效果，活性炭吸附法不適用在水廠大規(guī)模投放，只適用于應(yīng)急處理藻毒素。

[1]胡冠九，李娟，袁力等.固相萃取-高效液相色譜法測定水中微囊藻毒素質(zhì)量控制指標(biāo)研究 [J].環(huán)境監(jiān)控與預(yù)警，2014，6（4）：13-16.

[2]王亞超，徐恒省，王國祥等.氮、磷等環(huán)境因子對太湖微囊藻與水華魚腥藻生長的影響[J].環(huán)境監(jiān)控與預(yù)警，2013，5（1）：7-10.

[3]孔海南，王崇，何圣兵等.基于細(xì)胞自身特征的銅綠微囊藻比生長速率預(yù)測[J].環(huán)境監(jiān)控與預(yù)警，2010，2（2）：1-6.

[4]黃成，邱劼婷，韶關(guān)市3座供水水庫藍(lán)藻種群及微囊藻毒素的季節(jié)變化[J].環(huán)境監(jiān)控與預(yù)警，2018，10（1）:57-60，67.

[5]李天鳳，曹裕，唐松林等.微囊藻毒素-LR污染飲用水的健康風(fēng)險及其機(jī)制[J].環(huán)境監(jiān)控與預(yù)警，2013，5（5）：15-18.

[6]呂錫武,朱光燦.藻毒素在傳統(tǒng)凈水工藝中的去除特性[J].環(huán)境化學(xué)，2002，21（6）:584-589.